Domů     Zajímavosti
Skrytý stav mezi kapalinou a pevnou látkou byl možná objeven
Martin Janda 27.8.2023

Na první pohled vypadá sklo jako jednoznačně pevná látka. Jenže pohled na vnitřní uspořádání jeho částic vnáší v tomto ohledu nemálo pochybností. Uvnitř totiž sklo vypadá spíše jako kapalina zamrzlá v čase.

Tzv. amorfní pevné látky, jako je právě sklo, se vzpírají jednoduchému vysvětlení. Nový výzkum naznačuje, že někde mezi kapalným a pevným stavem se nachází druh skupenství, o jehož existenci věda dosud neměla tušení..

V běžném životě se kolem nás vykytují tři základní stavy hmoty: pevný, kapalný a plynný. Každý z nich je definován vztahy mezi jejich částicemi a okolím. Když se jeden z nich změní v jiný, fyzici tuto proměnu označují jako stavový přechod.

Hmota je však o něco složitější než aby se vešla do tří skupenství. Například atomy se mohou zahřát natolik, až vytvoří plazmu. Mezi skupenství se počítají třeba i Kvark-gluonové plazma, Bose-Einsteinův kondenzát a některé další stavy.

Amorfní pevné látky jsou zvláštní směsi uspořádaných pevných látek a volně vázaných kapalin. Zatímco částice v pevných látkách mají tendenci vytvářet předvídatelná spojení se svými sousedy, jakmile se při vhodně nízkých teplotách uzamknou, amorfní pevné látky mají ve svém nitru neuspořádané uspořádání kapaliny.

Jak tato zdánlivě nahodilá spojení přecházejí z viskózních proudů proudících molekul do statické krajiny, není zdaleka tak zřejmé.

Pokud použijeme sklo jako nejznámější příklad, jeho složky kyslík a křemík při zahřátí tečou. Při pomalém ochlazování se tyto částice stihnou zformovat do uspořádané krystalické struktury, kterou známe jako křemen.

Pokud se ochladí rychle, částice si nějakým záhadným způsobem zachovají svou vnitřní strukturu neuspořádanou; to je bod, kdy se z něj stane amorfní pevná látka, a teplota, při které k tomu dojde, je teplota nástupu.

Podle vědců Dimitriose Fraggedakise, Muhammada Hasyima a Kranthiho Mandadapua z Kalifornské univerzity v Berkeley jsou na teplotní hranici přechlazených kapalin a pevných látek statické částice mají tendenci „škubat“ sebou na místě.

Fraggedakis, Hasyim a Mandadapu použili výpočty a simulace v kombinaci s výsledky dřívějších experimentů, aby zjistili, že tento přechod nemusí být tak čistý a vyznačuje se zvláštní aktivitou částic pohybujících se mezi normálním kapalným a přechlazeným stavem.

„Naše teorie předpovídá teplotu nástupu naměřenou v modelových systémech a vysvětluje, proč chování přechlazených kapalin kolem této teploty připomíná pevné látky, přestože jejich struktura je stejná jako struktura kapaliny,“ vysvětluje Mandadapu.

„Teplota nástupu pro dynamiku skelných látek je jako teplota tání, která ‚přetaví‘ přechlazenou kapalinu v kapalinu. To by mělo platit pro všechny přechlazené kapaliny nebo sklovité systémy.“.

Přestože celkový tok atomů v přechlazené kapalině je v podstatě nulový, částice jsou neklidné a neustále mění svou konfiguraci, i když jsou uvízlé na místě, což vede k pohybům, které se nazývají excitace.

Badatelé zjistili, že excitací vázané páry se při teplotě nástupu rozpojují, což způsobuje, že materiál ztrácí svou tuhost a chová se jako kapalina. „Naše práce spočívá v mikroskopickém pochopení toho, co odděluje přechlazenou kapalinu od vysokoteplotní kapaliny,“ říká Mandadapu.

„Ze základního vědeckého hlediska je fascinující zkoumat, proč tyto přechlazené kapaliny vykazují pozoruhodně odlišnou dynamiku než běžné kapaliny, které známe.“.

Související články
Dne 26. dubna 2026 uběhlo 40 let od katastrofální exploze čtvrtého bloku jaderné elektrárny Černobyl poblíž města Pripjať na Ukrajině. Ze zamořené oblasti o rozloze 4 200 km2, pokrytých rezervacemi, se stala radioaktivní rajská zahrada, kde se daří především vlkům. Co za tím stojí? V izolovaných lesích prorůstajících do ruin černobylské vyloučené zóny, příliš nebezpečné […]
Celosvětově žije s depresí asi 300 milionů lidí, u minimálně 30 % z nich je však toto onemocnění farkmakorezistentní, to znamená, že nereaguje na dvě po sobě jdoucí léčby různými antidepresivy. A právě těmto lidem nyní svitla naděje v podobě implantátu o velikosti borůvky, který by mohl být „miniaturním mozkovým kardiostimulátorem“. Houstonský startup Motif Neurotech […]
Z nového výzkumu, za kterým stojí vědci z Karolinska Institutet, vyplývá, že reakce imunitního systému na běžný virus Epsteina-Barrové může poškodit mozek a přispět k rozvoji roztroušené sklerózy. Tyto poznatky by ovšem zároveň mohly pomoci vědcům do budoucna vyvinout slibnou vakcínu či léčbu. Roztroušená skleróza je autoimunitní porucha, při které imunitní systém napadá vlastní nervovou […]
Každé jaro sahají miliony alergiků po lécích, které tlumí kýchání, svědění, zčervenání očí, ucpaný nos a otok. Dobrou zprávou je, že jejich možnosti jsou nyní širší než kdykoliv předtím, protože péče se přesouvá z pouhé léčby symptomů ke změně toho, jak tělo reaguje na alergeny. Alergická reakce je ve své podstatě případem mylné identity, protože […]
Umělá inteligence se učí být příjemná, leckdy je až podlézavá. Nová studie naznačuje, že právě tahle snaha může mít vedlejší efekt: čím milejší chatbot, tím ochotněji přikyvuje i naprostým nesmyslům. Chatbot, který neuráží, nepoučuje, nemistruje a místo toho trpělivě naslouchá, uklidňuje a reaguje lidsky, no nezní to skvěle?. Přesně takové asistenty chtějí technologické firmy vyvíjet, […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz